淺談公路軟土地基的處理措施

李海民　趙　紅

摘要:軟土是指以水下沉積的軟弱粘性土或淤泥為主的地層,有時也夾有少量的腐泥或泥炭層。文章主要對公路軟土地基處理的方式進行了探討。

關鍵詞:公路;軟土地基;處理;施工方法

近年來,隨著改革開放的逐步深化和社會主義市場經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展,我國公路建設的規(guī)模日益擴大,難度不斷提高,公路建設對軟土處治提出了更高的要求。為了滿足公路工程建設的需要,我國引進、發(fā)展了多種軟土處理技術(shù),積累了一定的經(jīng)驗,同時也還存在一些問題。本文根據(jù)幾年來親自參與軟土地基處理的經(jīng)驗,談談對軟土地基處理的幾點體會。

1 問題的提出

所謂軟土,從廣義上講,就是強度低、壓縮性高的軟弱土層。在軟土地基上修筑路基,若不加處理,往往會發(fā)生路基失穩(wěn)或過量沉陷,導致公路破壞或不能正常使用。習慣上常把淤泥、淤泥質(zhì)土、軟粘性土總稱為軟土。軟土的特性主要表現(xiàn)為天然含水率高、孔隙比大。含水量在34%～72%之間,孔隙比在1.0～1.9之間,飽和度一般大于95%,液限一般為35%～60%,塑性指數(shù)為13～30,我國軟土多分布在江河湖海等處,但也在丘陵低洼和山區(qū)谷地賦存。由于其成因類型不同,厚度不一,性質(zhì)各異,因此不能一律對待,首先應查明各地區(qū)特點和地質(zhì)、土質(zhì)條件,有針對性地采取有效對策,做出合理的處理。

過去在一般公路通過軟土地區(qū),由于線路等級標準不高,路基寬度窄、立交少、縱坡要求不嚴,且多低路堤,故對路基大部分地段處理工程少,僅對橋頭高路堤部位重視些。但從高速公路出現(xiàn)后,因要求全立交、橋涵通道多,路堤高度多超過軟土填土極限高度。加之軟土中含有大量親水膠體微粒,土體多呈海綿狀結(jié)構(gòu),因其孔隙比大、含水量多、透水性小、抗剪強度低、壓縮性強在路堤高填土的自重作用下,要經(jīng)過較長時間才能壓密穩(wěn)定、因此其沉降穩(wěn)定要花費長時間。此外軟土結(jié)構(gòu)在大交通量、重載車輛的作用下,路基容易產(chǎn)生側(cè)向膨脹擠出滑動,基底沉降現(xiàn)象也嚴重,為了增強壓密穩(wěn)定力度和較短時間達到最終沉降,消除側(cè)向滑動位移,以免路堤向兩側(cè)膨脹擠出,確保路基及其外側(cè)建筑物或其他農(nóng)田、蝦池、魚塘的安全,因此必須對軟基進行處理。

2 軟土地基路基施工處理的基本方法

當路堤經(jīng)穩(wěn)定驗算或沉降計算不能滿足設計要求時,必須對軟土地基進行加固。加固的方法很多,常用的方法有:

2.1 塑料排水板:塑料排水板是帶有孔道的板狀物體,插入土中形成豎向排水通道。因其施工簡單、快捷,應用較為廣泛。最大有效處理深度18米。

2.2 砂井:砂井是利用各種打樁機具擊入鋼管,或用高壓射水、爆破等方法在地基中獲得按一定規(guī)律排列的孔眼并灌入中、粗砂形成砂柱。由于這種砂井在飽和軟粘土中起排水通道的作用,又稱排水砂井。砂井頂面應鋪設墊層,以構(gòu)成完整的地基排水系統(tǒng)。砂井適用于軟土層厚度大于5m時。最大有效處理深度18米。

2.3 袋裝砂井:井徑對固結(jié)時間的影響沒有井距那樣敏感。但一般砂井如果井徑太小,既無法施工,也無法防止因地基變形而斷開失效。因此,現(xiàn)在廣泛采用網(wǎng)狀織物袋裝砂井,其直徑僅8cm左右,比一般砂井要省料得多,造價比一般砂井低廉,且不會因施工操作上的誤差或地基發(fā)生水平和垂直變形而喪失其連續(xù)性。最大有效處理深度18米。

2.4 排水砂墊層:排水砂墊層是在路堤底部地面上鋪設一層較薄的砂層。將水從砂層中排出去。最大有效處理深度,路堤極限高2倍。

2.5 土工織物鋪墊:在軟土地基表層鋪設一層或多層土工織物,可以減少路堤填筑后的地基不均勻沉降,又可以提高地基的承載能力,同時也不影響排水。對于淤泥之類高含水量的超軟弱地基,在采用砂井及其他深層加固法之前,土工織物鋪墊可作為前期處理,以提高施工的可能性。

2.6 預壓:在軟土地基上修筑路堤,如果工期不緊,可以先填筑一部分或全部,使地基經(jīng)過一段時間固結(jié)沉降,然后再填足和鋪筑路面。最大有效處理深度30米。

2.7 擠實砂(碎石)樁:擠實砂樁是以沖擊或震動的方法強力將砂、石等材料擠入軟土地基中,形成較大的密實柱體,提高軟土地基的整體抗剪強度,減少沉降。最大有效處理深度20米。

2.8 旋噴樁:利用工程鉆機,將旋噴注漿管置入預定的地基加固深度,通過鉆桿旋轉(zhuǎn),徐徐上升,將預先配制好的漿液,以一定的壓力從噴嘴噴出,沖擊土體,使土和漿液攪拌成混合體,形成具有一定強度的人工地基。最大有效處理深度20米。

2.9 生石灰樁:用生石灰碎塊置于樁孔中形成樁體,稱為生石灰樁。最大有效處理深度20米。

2.10 換土:采用人工或機械挖除路堤下全部軟土,換填強度較高的粘性土或砂、礫、卵石、片石等滲水性材料。最大有效處理深度3米。

2.11 反壓護道:反壓護道是在路堤兩側(cè)填筑一定寬度和一定高度的護道。它利用力學平衡以保持路基的穩(wěn)定。

3 施工現(xiàn)場常用處理軟土路基方法

在施工中經(jīng)常碰到的情況多數(shù)不是軟土地基,因為如果有軟土地基一般情況在設計時應該根據(jù)地質(zhì)資料,提出處理方法。多數(shù)情況是有局部地段地質(zhì)情況和原來設計不同,出現(xiàn)局部地基承載力達不到設計要求,或者由于局部地段含水量過大(原有排水系統(tǒng)不暢,原有地基土質(zhì)滲水性不好)造成地基軟彈(翻漿,彈簧土地段)。根據(jù)出現(xiàn)的這些情況一般常用的方法主要有:

3.1 換填。這是最常用的方法。這種方法最大有效處理深度3米。采用人工或機械挖除路堤下全部軟土,換填強度較高的粘性土或砂、礫、卵石、片石等滲水性材料。換填的深度要根據(jù)承載力確定。

3.2 拋石填筑。就是在有軟土或彈簧土以及有積水的路段填石頭,填石的高度以露出要處理的路段原有土層(或積水)高度為宜。在填石的過程中注意一定要用推土機把石塊壓實,不能出現(xiàn)軟彈現(xiàn)象。然后再填筑土方。

3.3 盲溝。就是在要處理的路段根據(jù)要處理的路段的長度,在橫向或縱向挖盲溝,盲溝通常用滲水性大孔隙填料或片石砌筑而成。也可以填入不同級配的石塊起到排水的功能。注意盲溝的出口要與排水溝連接,以便把路基中的水排出路基。

3.4 排水砂墊層。排水砂墊層是在路堤底部地面上鋪設一層砂層,作用是在軟土頂面增加一個排水面,在填土的過程中,荷載逐漸增加,促使軟土地基排水固結(jié)滲出的水就可以從砂墊層中排走。為確保砂墊層能通暢排水,要采用滲水性良好的材料。砂墊層一般的厚度為0.6～1.0米。為了保證砂墊層的滲水作用,在砂墊層上應該填一層粘性土封住水不讓水返上路基。在路基兩側(cè)要修好排水溝,通過砂墊層滲出的水通過排水溝排出路基外,保持路基的穩(wěn)定。

3.5 石灰淺坑法。由于粘性土含水量影響,施工中經(jīng)常出現(xiàn)“彈簧土”松軟現(xiàn)象。一般較輕的可以采用挖土曬干,敲碎回填的方法:“石灰淺坑法”可以用于各種不同面積的路段(就是說大面積可以使用,小面積也可以使用)。具體做法是:挖40～50cm方形或圓形,深一般1m上下的坑,清除坑內(nèi)的滲水(最好挖好坑后,第二天清除滲水),放入深為坑深1/3的生石灰,即可回填碾壓?？拥男芯嗪涂泳嘣谳p度彈簧路段為5～6m,在嚴重彈簧路段為3～4m。

4 結(jié)語

軟土地基有極大的危害性,如果不處理或處理不當,就會造成地基失穩(wěn),使構(gòu)造物沉降過大或不均勻沉降,對構(gòu)造物造成不同程度的危害,本文以上介紹的只是工地常用的幾種處理軟土地基的方法,具體施工還要根據(jù)工地的實際情況來選用,有時幾種方法可以交替或一起使用。